鋁材在汽車制造技術中的應用

張艷龍

（國機智駿科技有限公司 江蘇南京 210000）

引言

鋁材的特殊性質，決定了鋁材的發展軌跡和應用范圍。鋁材的可塑性比較強，材質輕便，曾一度在我國的各個行業受到關注和推廣，應用范疇也是十分廣泛。廣泛程度大到飛機輪船、小到家用廚具，所以一時間對鋁材的青睞可見一斑。近年來，我國乃至世界對于鋁材用途的探索更是五花八門，推陳出新。最主要的應用應該歸咎于汽車制造業，因為鋁材的特殊性質，應用范疇也逐漸在擴大。鋁材導熱性能比較強，至今汽車的缸體結構仍舊保留了鋁的材質。鋁材還具有防銹的特性，因此在汽車零部件中，一些容易生銹且設計和要求強度不是很高的部件中也使用了鋁材。鋁材在推動汽車制造技術和輕量汽車的發展道路上，必定是順利且持久的。

1 鋁材

鋁材使用十分廣泛，我們熟知的電線電纜、門窗、燈具、門把手、電氣組件、包裝材料、容器、廚具等等，鋁材的使用是設計的行業最多的。鋁材具有良好的抗腐蝕性，因為其是惰性金屬，所以能夠防止酸堿鹽的腐蝕作用。鋁材還具備良好的性能壽命，及時其在十分惡劣的裝飾環境下，其使用壽命能夠達到五十年以上。還有就是鋁材的美觀性，因為其靚麗的外表面，深受廣大女性的愛戴。鋁還具備一定的耐熱性，家用鋁箔是拷貝事物的不二之選。因此，由上文介紹可以得知，鋁材是應用最為普遍的金屬材料。

2 鋁材的應用給汽車制造帶來的挑戰

雖然說鋁材有諸多優點，給汽車制造業也帶來了很多結構上的改革措施，但鋁材本身也存在著很多難以克服的困難。鋁材熔點低，給焊接帶來了很大的不便，且這些問題在很大程度上很難有突破。還有就是鋁材與其他金屬相比，同樣的厚度，在進行焊接作業時更容易穿孔。我們都知道，鋁的導熱性能是十分好的，曾經在一段期間內走入了廚具行列，且深受大眾喜愛，但這一特點缺給焊接工藝帶來了難題，因為其良好的導熱性能，焊接時通常會伴隨裂紋。所以，鑒于鋁材的以上問題，嚴重制約了鋁材在汽車制造業的應用，影響了汽車向著輕量化的發展進程。

3 鋁材連接技術在汽車制造中的應用

3.1 自沖鉚接工藝（SPR）的應用

根據鋁材的硬度和低強度，可以成為鉚接技術的首選材料，這句話似乎前后矛盾，但這項技術的設計者確實是利用了鋁材的剛性和可塑性，進而產生了一種叫做自沖鉚接技術。此項技術的特點就是，用鋁材制作鉚釘，然后經過一個動力裝置給予鉚釘一個動力，然后使得鉚釘能夠穿過需要進行鉚接的材料，鉚釘在穿過鉚接材料后，由于受到前端剛性材料的阻擋，而自動變形形成一個彎頭或批頭。這項技術能夠實現的要點就是充分利用了鋁材的特性，將鋁材的物理特性發揮到了極致，使得相鄰的兩塊材料被緊緊地鉚在了一起。

3.2 流鉆螺釘連接（FDS）的應用

目前，根據鋁材特點，應用于實際中的技術還有流鉆螺釘連接技術，該項技術的應用是充分利用了鋁材的剛性和帶熱性特性而完成的。首先，需要將鋁材制作成一個帶有螺紋的螺釘，然后將螺釘安裝在具有一定轉速的電動螺絲刀上，經過電動螺絲刀給螺釘提供轉動動力，螺釘及會輕而易舉的被鉆進材料中去，這樣一來螺釘將材料僅僅的連接在了一起。此項技術的應用主要集中在一些特殊的場合，對于環境或材料有特殊需求的情景中。現階段，該項技術已經立項將被應用于汽車輕量化發展戰略中，也許會為未來打造鋁車身奠定技術基礎。

3.3 電阻焊技術的應用

隨著經濟的發展，且節能環保理念的不斷深入，汽車行業也應該緊緊圍繞在以綠色、環保、節能為發展理念的周圍。因此，汽車行業注定向著輕便安全環保的目標發展。但是，上文已經提到鋁材不能經受瞬間高溫，因為瞬間高溫會使得鋁材形成裂紋，這一難題的破解之法就是在鋁材中加入其它強度較高的金屬。提升鋁材硬度的同時，也提升了鋁材的熔點，使得鋁材能夠被充分利用到汽車制造行業中去。

再有就是對鋁材采用一些特殊的處理工藝，這種處理不僅能夠解決鋁材焊接的難題，還能推動汽車行業向著理想的方向發展。這種方法就是給鋁材一個特殊的電極帽，當焊槍給予帶有電極帽的鋁材大電流時，鋁材受熱融化，此時將融化了的鋁材按壓在需要焊接的部位，焊接接口被牢牢的焊接在了一起。此種方法也存在弊端，且成本較高。

3.4 激光復合焊的應用

激光復合焊是激光焊和MIG焊兩種方法同時作用于焊接區，激光束在焊縫垂直方向輸入熱量，同時MIG焊在后方熔化焊絲，也向焊縫輸入熱量。開始焊接時，MIG焊電源先形成電弧加熱工件，工件表面會揮發出大量的金屬蒸汽，從而使激光束的能量傳輸更加容易，形成揮發孔，順利將激光的所有能量傳到工件上。激光復合焊焊接過程穩定，焊接速度快，形成的熔池大，搭橋能力好，具有很好的柔性和適應性（如焊鋁）及經濟性。此項技術必將成為后期鋁材焊接的主流技術，該焊接固有的焊接特性以及經濟效益，對于推動鋁材在其他領域的應用發揮了很大的推動力。隨著經濟技術的不斷發展，激光復核焊接技術還會更加完善，操控性會更強，前景會更加廣闊。

3.5 攪拌摩擦焊（FSW）的應用

攪拌摩擦焊（FSW）是一種在機械力和摩擦熱作用下的固相連接方法。攪拌摩擦焊過程中，一個柱形帶特殊軸肩和針凸的攪拌頭旋轉著緩慢插入被焊接工件，通過攪拌頭的高速旋轉，使其和被焊接材料之間的摩擦剪切阻力產生摩擦熱，攪拌頭鄰近區域的材料熱塑化。當攪拌頭旋轉著向前移動時，熱塑化的金屬材料從攪拌頭的前沿向后沿轉移，并且在攪拌頭軸肩與工件表層摩擦產熱和鍛壓共同作用下，形成致密固相連接接頭。攪拌摩擦焊作為一種固相焊接方法，焊前工件無需嚴格的表面清理準備要求，焊接過程中也無煙塵和飛濺，同時噪聲低。由于攪拌摩擦焊僅僅是靠焊頭旋轉并移動，逐步實現整條焊縫的焊接，所以比熔化焊甚至常規摩擦焊更節省能源。攪拌摩擦焊大多應用于擠壓型材和較厚板材。

4 結束語

綜上所述，隨著社會經濟一體化進程的不斷加深、加快，汽車制造行業更加意識到了只有倡導節能環保，才能保持汽車行業的持續穩定發展。鋁材材料應用的不斷深入，加之鋁材焊裝技術的不斷完善，輕量汽車備受青睞和寵愛的時代背景下，良好經濟效益的推動刺激下，國家節能環保政策的不斷鼓舞下，越來越多的事實證明了唯有在汽車制造業中不斷深化鋁材的應用和開發，才能推動汽車制造業經久不衰的發展。同時，鋁材工藝需要深入研究和開發，從整體結構上提升車輛的安全性，才能保障駕駛員和乘員的生命財產安全不受威脅。